16 Juli 2021

Dari Variolasi hingga Messenger RNA: Memahami Vaksin-vaksin SARS-CoV-2

Oleh: Ahmad Zaenudin


"Apa itu hidup?"

Erwin Schrodinger, fisikawan kelahiran 1887 di Vienna, Austria, mengulang-ulang pertanyaan itu dalam dirinya. Berstatus sebagai penerima Nobel di bidang Fisika gara-gara "Schrodinger Equation," suatu persamaan matematis yang menjelaskan bahwa "sistem"--entah itu foton atau atom atau molekul--dapat berubah melalui ruang dan waktu sebagaimana gelombang, Schrodinger paham bahwa di tataran kuantum, atom dapat memiliki keadaan baik dan buruk, sukses dan gagal, hidup dan mati secara berbarengan. Hanya pengamatan manusia yang dapat menghancurkan keadaan unik ini, membuat atom hanya berkeadaan baik atau buruk, sukses atau gagal, hidup atau mati.

Meskipun temuan tentang dunia kuantum yang unik itu sangat memesona, pikir anak seorang ahli biologi ini, perilaku atom terlalu naif menjelaskan apa itu hidup (dalam tataran biologis). Maka, berbekal pengetahuan tentang kromosom yang diperolehnya dari Max Delbruck, peraih Nobel di bidang Kedokteran yang bersama-sama dengannya lari dari Nazi Jerman, Schrodinger menyebut bahwa kunci utama hidup adalah "entropi," yakni suatu alat ukur di tataran filisofis guna mengukur ketidakteraturan. Bagi Schrodinger, sebagaimana termuat dalam bukunya berjudul What is Life? The Physycal Aspect of the Living Cell (1967), hidup adalah bentuk perlawanan dari ketidakteraturan, perlawanan terhadap entropi, alias usaha-usaha mempertahankan keteraturan. Dan perlawanan ini dilakukan oleh semua makhluk yang disebut hidup dengan mewariskan semangat perlawanan pada generasi berikutnya. Pewarisan yang didukung oleh "aperiodic crystal," suatu gagasan samar nan sukar dicerna yang menyatakan bahwa, andai semua hal yang disebut mati--entah itu air atau garam--tersusun atas pola pengulangan yang identik dari kristal/molekul (biasa), kristal aperiodik berbeda. Membentuk segala makhluk yang disebut hidup dengan susunan kristal/molekul (aperiodik) yang tidak hanya sekedar berpola, tetapi bervariasi. Bak alfabet, di mana variasi huruf yang dikandungnya dapat membentuk kata.

Tak disangka, pikiran Schrodinger yang terlalu rumit (bahkan dianggap fiksi ilmiah kala itu) tentang hidup tersebut ditanggapi serius oleh Francis Crick, fisikawan Inggris kelahiran 1916. Bekerja sebagai peneliti di Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Inggris usai mengabdi kepada Ratu Elizabeth II dengan bekerja di Admiralty Research Laboratory untuk menciptakan ranjau laut yang dapat menghancurkan kapal-kapal milik Nazi, Crick melakukan penelitian khusus demi membongkar misteri kehidupan demi membuktikan kebenaran pikiran Schrodinger. Akhirnya, dibantu oleh para ilmuwan Cavendish terutama seorang ahli biologi bernama James Watson yang berhasil menambakkan sinar-X kepada molekul demi mengetahui komposisinya, Crick menemukan deoxyribonucleic acid (asam deoksiribonukleat) alias DNA, molekul khusus yang terbuat dari empat amino acid berbeda dalam dua untaian yang saling berpilin. Rahasia utama pembeda hidup dan mati atau kristal aperiodik versi sebenarnya.

Usai Crick menemukan DNA itu, rahasia-rahasia dunia genetik silih berganti terbongkar. Ribonucleic acid (asam ribonukleat), versi sederhana DNA, misalnya. Dan pada akhir dekade 1970-an, sebagaimana dipaparkan Carl Zimmer dalam A Planet of Viruses (edisi ke-3 2021), ilmuwan berhasil mengurai genom--genetic material (materi genetik)--bakteri bernama MS2. Suatu keberhasilan yang menggiring pemahaman menyeluruh bagaimana RNA (dan DNA) bekerja mewariskan sifat-sifat yang dimiliki induk pada keturunannya. Pemahaman yang menggiring keberhasilan ilmuwan memanipulasi messenger RNA (mRNA), molekul di balik vaksin SARS-CoV-2 buatan Pfizer dan Moderna.

Dari Variolasi hingga Messenger RNA

"Manusia sangat pandai menciptakan virus baru melalui ketidaksengajaan, entah itu virus flu yang muncul atas kesembronoan manusia mengelola peternakan babi ataupun virus HIV yang hadir gara-gara ketidakwaspadaan kita terhadap simpanse," tulis Carl Zimmer, jurnalis The New York Times, dalam bukunya berjudul A Planet of Viruses (edisi pertama 2011). Dan berbalik dari kepandaian yang tak layak dirayakan ini, "sayangnya, manusia bukanlah makhluk yang pintar membasmi virus."

Dalam catatan sejarah peradaban manusia, hanya cacar (atau smallpox, yang disebabkan oleh virus Variola, dan bukan cacar air atau chickenpox yang disebabkan virus Varicella-zoster) yang berhasil dibasmi secara keseluruhan. Tentu, keberhasilan manusia membasmi cacar tak berlangsung dalam tempo singkat, tetapi dalam waktu ribuan tahun. Ini terjadi karena, pertama, cacar telah hadir sejak 3.500 tahun silam yang dibuktikan dengan penemuan tiga mumi Mesir di zaman Firaun yang memiliki bekas pustula (gelembung kulit yang berisi nanah) cacar di kulitnya, dan menyebar ke seantero dunia sejak 430 SM. Kedua, dalam usaha-usaha membasmi cacar, proses "trial and error" jadi satu-satunya pilihan yang tersedia. Dan usaha pertama manusia yang cukup memberikan hasil manis dalam membasmi cacar terjadi karena ketidaksengajaan. Kala itu, di sekitaran 900 Masehi, para dokter di Cina tanpa sengaja mengetahui bahwa tatkala seseorang terkena cacar, tetapi sebelumnya pernah bersentuhan dengan pustula penderita cacar, ia hanya mengalami gejala biasa, tidak mematikan. Maka, atas temuan ini, dokter-dokter di negeri yang kini terkenal dengan label "Made in China" lantas memproduksi variolasi (variolation), semacam bubuk atau lotion yang terbuat dari bekas pustula guna menciptakan imunitas terhadap cacar.

Dari temuan Cina ini, didukung desas-desus tentang tidak ditemukannya penderita cacar di kalangan pemerah sapi, pada 1700 seorang dokter asal Inggris bernama Edward Jenner berhasil menciptakan obat anti-cacar yang dibuat memanfaatkan pustula cacar sapi (cowpox). Obat ini, mencukil nama latin untuk cowpox (Variola vaccinae), ia namai vaksin.

Tentu, keberhasilan menemukan vaksin guna memerangi cacar sangat menggembirakan. Masalahnya, sebagaimana dipaparkan Stanley A. Plotkin dalam studinya berjudul "Vaccines: Past, Present, and Future" (Nature Medicine April 2005), teknik mengobati penyakit dengan memanfaatkan penyakit yang lebih bersahabat dengan manusia (cowpox digunakan untuk melawan smallpox atau populer disebut sebagai teknik live-vaccine/vaccinia virus) ini cukup berbahaya. Andai virus di balik cowpox (Variola vaccinae) melakukan aksi mutasi genetik (yang sangat mungkin terjadi karena virus ini terbentuk dari RNA), misalnya, nyawa penerima vaksin dipertaruhkan. Terlebih, cacar bukan satu-satunya penyakit berbasis virus yang menghantui manusia, dan umumnya hampir tidak ada penyakit-penyakit non-cacar yang memiliki padanan ringannya, selayaknya cowpox dengan smallpox, guna dimanfaatkan manusia. Dan terbukti, dalam catatan sejarah, sekitar 3 persen penerima vaksin ala Jenner harus meregang nyawa gara-gara kontraksi tubuh manusia terhadap cowpox.

Untunglah, perkembangan pengetahuan memungkinkan manusia menciptakan vaksin yang jauh lebih aman. Usaha pertama untuk menciptakan vaksin yang lebih aman itu dilakukan oleh Louis Pasteur, yang pada 1881 melakukan penelitian terhadap chicken cholera (kolera ayam, penyakit yang disebabkan oleh virus Pasteurella multocida).

Pasteur, melalui penelitiannya, berpendapat bahwa virus-virus penyebab penyakit dapat dilemahkan kemampuan negatifnya. Ini terjadi karena, tatkala culture (teknik mengembangbiakkan mikroorganisme dalam media terkontrol) P. multocida yang dikembangbiakkannya diberikan gangguan dengan menembakkan panas dan diberikan oksigen serta bahan-bahan kimia, ayam-ayam sehat yang disuntikkan culture P. multocida tersebut tidak menghasilkan efek/penyakit apapun. Dari temuannya ini, Pasteur akhirnya berhasil menemukan vaksin antrak, yang disusul dengan temuan vaksin untuk mengatasi rabies pada 1885.

Tak lama usai Pasteur membangun pondasi bagi manusia bahwa virus dapat dilemahkan, ilmuwan-ilmuwan asal Amerika Serikat, terutama Daniel Salmon dan Theobald Smith, melangkah lebih jauh. Kala itu, berbekal teknologi yang kian berkembang, ilmuwan mengetahui bahwa dalam diri manusia, B cells (sel B), sel darah putih yang terdapat pada sistem kekebalan tubuh (limfosit) untuk mengenali dan menyerang patogen di permukaan bakteri atau virus, tidak akan aktif/merespon seandainya T cells (sel T), sel serupa tetapi berperan dalam mengenali patogen di luar bagian tubuh yang terserang, tidak terstimulasi. Maka, karena manusia dan virus dalam tataran terdasarnya sama-sama sebagai makhluk yang disusun oleh DNA (atau RNA), pengetahuan ini diterapkan pada virus. Ilmuwan merekayasa virus dengan melucuti kemampuan jahatnya guna menciptakan toxoid alias inactivated virus vaccine. Vaksin yang terbuat dari versi "telanjang" atau versi "mati" virus yang disuntikkan pada manusia guna menghasilkan kekebalan.

Melalui inactivated vaccine ini, vaksin untuk melawan tiroid, kolera, pes, influenza, hepatitis A, hingga tetanus berhasil ditemukan. Termasuk vaksin untuk melawan SARS-CoV-2.

CoronaVac, vaksin Covid-19 buatan perusahaan Cina bernama Sinovac Biotech, memanfaatkan inactivated SARS-CoV-2 untuk menghasilkan imunitas pada orang-orang yang disuntikkannya. Sebagaimana termuat dalam studi berjudul "Progress and Concept for Covid-19 Vaccine Development" (Biotechol 2020) yang ditulis Suh-Chin Wu, bagian yang dihilangkan dalam diri SARS-CoV-2 itu adalah protein S, molekul dalam diri SARS-CoV-2 yang berperan untuk menembus inang dan memulai infeksi (pada manusia atau hewan). Tanpa protein S, SARS-CoV-2 tak dapat melukai inangnya. Dan CoronaVac tak sendirian, vaksin Sinopharm (BBIBP-CorV) dan Bharat (Covaxin) pun menggunakan teknik inactivated virus dalam upaya melawan wabah Covid-19. Suatu teknik yang dipilih karena, sebagaimana ditulis Palatnik deSousa dalam "What Would jenner and pasteur Have Done About Covid-19 Coronavirus? The Urges of a Vaccinologist" (Frontier in Immunology Agustus 2020), inactivated vaccine terbukti tidak menghasilkan efek samping berupa penyakit baru apapun, sesuatu yang tidak dimiliki vaksin ala Jenner alias vaksin berbasis live-vaccine. Dan karena inactivated terbentuk dari virus utuh (yang telah dilucuti unsur jahatnya), tubuh manusia dapat menggunakannya sebagai bahan ajar untuk mengatahui seluk-beluk makhluk ini dengan sangat baik guna menciptakan imunitas.

Tentu, di tengah-tengah kehadiran virus-virus baru di era modern ini, inactivated vaccine tak sendirian jadi andalan manusia memberikan perlawanan pada virus. Didukung teknologi mutakhir di bidang genetik usai dipelopori Francis Crick, Adenovirus-based vaccine (vaksin berbasis adenovirus) dan messenger RNA-based vaccine (virus berbasis mRNA) mencuat ke permukaan, menjadi basis AstraZeneca dan Johnson & Johnson (adenovirus-based) serta Pfizer dan Moderna (mRNA-based) menciptakan vaksin untuk melawan SARS-CoV-2.

Bagi Adenovirus-based vaccine, sebagaimana terpatri pada namanya, vaksin ini dibuat dengan merekayasa Adenovirus yang, sebagaimana dituturkan Harold S. Ginsberg dalam bukunya berjudul The Adenoviruses (1984), merupakan virus yang tak memiliki selubung virus (nonenveloped virus, yang jika memiliki, selubung berfungsi untuk melindungi materi genetik dalam siklus hidup virus saat melakukan perjalanan di antara sel inang). Secara umum, Adenovirus memiliki 49 jenis berbeda yang dapat menjangkiti manusia hingga menyebabkan berbagai penyakit, seperti flu ringan, mata merah, hingga pneumonia, di mana tatkala manusia berusia belia atau berada di lingkungan tertentu seperti medan perang, manusia mudah terpapar virus ini, dan jenis adenovirus yang jamak menjangkiti manusia adalah Adenovirus tipe 2 (Ad2) dan Adenovirus tipe 5 (Ad5). Mudahnya adenovirus menjangkiti manusia terjadi karena virus ini memiliki struktur antigen yang mirip dengan antibodi makhluk hidup yang dihinggapinya, yang terbentuk atas reaksi bebas hexons (protein yang menjadi mantel utama adenovirus) terhadap inang yang dihinggapinya. Beruntung, meskipun mudah menular pada manusia, dalam keadaan sehat wal afiat, tubuh manusia dapat menanggulangi virus ini.

Yang menarik, Adenovirus merupakan virus yang memiliki "kemampuan sosial." Adenovirus, bersama virus-virus lain, mampu membentuk Adeno-associated viruses (AAVs) yang saling gotong-royong membantu hidup masing-masing virus pada suatu inang yang dihinggapi. Misalnya, Papovivirus yang akan lebih mampu bertahan hidup di dalam monyet andai bekerjasama dengan Adenovirus. Dan karena hal ini--termasuk juga kenyataan bahwa struktur adenovirus yang mirip dengan antibodi inangnya (studi menyatakan bahwa 40 persen warga AS dan 90 persen warga Afrika memiliki antibodi adenovirus), para peneliti menganggap bahwa adenovirus merupakan virus yang dapat dimanfaatkan manusia sebagai vektor guna melakukan terapi gen, juga penciptaan vaksin.

Hsin-An Chen, dalam studinya berjudul "Adenovirus-Based Vaccines: Comparison of Vector from Three Species of Adenoviridae" (Journal of Virology 2010), menyebut bahwa, selain alasan-alasan di atas, dimanfaatkannya Adenovirus sebagai vektor untuk melakukan terapi gen dan vaksin bagi manusia terjadi karena virus ini memiliki kemampuan "nyeleneh," yakni memiliki kemampuan transgene (kemampuan yang dapat memasukkan gen ke dalam genom organisme lain) dan replication-defective (alias cacat replikasi, tetapi karena kecacatannya ini adenovirus akan selalu dan terus-terusan melakukan replikasi diri), yang mudah dibuat dalam jumlah besar di laboratorium dan akhirnya mudah pula direkayasa.

Tatkala hendak dijadikan vektor, ilmuwan akan menempelkan potongan kunci kode genetik virus, bakteri, atau parasit yang hendak dilawan pada adenovirus. Dari titik ini, adenovirus disuntikkan pada manusia untuk langsung menyasar sel, dan sel-sel yang ada di tubuh manusia menerjemehkan kode genetik menjadi protein, men-cap sebagai "benda asing," dan menggunakan "benda asing" tersebut untuk melatih sistem kekebalan tubuh. Hingga studi yang dilakukan Chen terbit, Adenovirus telah dimanfaatkan manusia untuk mengembangkan vaksin bagi human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1), Plasmodium falciparum (malaria), dan Mycobacterium tuberculosis (tuberkulosis). Lalu, beberapa tahun kemudian, Adenovirus tipe 26 (Ad26) dimanfaatkan ilmuwan sebagai bahan baku penciptaan vaksin Ebola dan Zika.

Ad26 tersebut, selepas bumi kedatangan makhluk yang membuat manusia harus bekerja dan belajar di rumah bernama SARS-CoV-2, dijadikan bahan baku pembuatan vaksin Covid-19 oleh Johnson & Johnson (Ad26.COV2.S). Dan vaksin buatan AstraZeneca memanfaatkan varian Adenovirus yang umum menjangkiti simpanse bernama ChAdOx1 untuk membuat ChAdOx1 nCoV-19. Adenovirus ChAdOx1 ini, sebelum AstraZeneca menjadikannya bahan baku vaksin Covid-19, telah dimanfaatkan ilmuwan untuk menciptakan vaksin MERS (ChAdOx1 MERS).

Baik Ad26.COV2.S dan ChAdOx1 nCoV-19 mengandung spike protein, modul atau bagian khusus yang berfungsi melukai manusia, yang terdapat pada SARS-CoV-2 . Namun, spike protein yang disuntikkan pada adenovirus tersebut telah dilumpuhkan terlebih dahulu. Dan tatkala masuk ke tubuh manusia, spike protein ini berguna untuk melatih sel imun manusia tentang bagaimana menghadapi SARS-CoV-2--jika suatu saat manusia tertular.

Sementara itu, pada vaksin buatan Pfizer dan Moderna, yang disebut pula Comirnaty dan mRNA-1273, dibentuk melalui teknik paling tinggi yang saat ini dimiliki manusia. Teknik tinggi itu, sebagaimana dipaparkan Luca Roncati dalam Nucleoside-modified messenger RNA Covid-19 Vaccine Platform" (Journal of Medical Virology 2021), yakni dengan membuat molekul RNA sintesis. RNA, atau ribonucleic acid (asam ribonukleat), secara sederhana merupakan DNA (deoxyribonucleic acid/asam deoksiribonukleat) versi mungil. Turunan molekul amino acid (asam nukleat) yang berfungsi sebagai medium menyimpan kode genetik guna kebutuhan makhluk hidup mewariskan sifat kepada keturunannya. Secara biologis, RNA tersusun oleh empat protein, yakni spike, envelope, membrane, dan nucloecapsid yang bahu-membahu menyusun kode genetik selayaknya kode binari pada komputer. Andai "01100001" pada binari menghasilkan "a" (kecil) di layar komputer, misalnya, maka kode "CUU" yang termuat dalam RNA memerintah organisme untuk menambah leusina (salah satu asam amino yang berperan dalam pembentukan otot) pada keturunannya. Beruntunglah, usai ilmuwan berhasil mengurai genom bakteri bernama MS2 pada 1970-an yang terbentuk dari RNA, manusia hari ini dapat menciptakan RNA secara sintesis. Dan RNA yang sengaja diciptakan itu adalah messenger RNA (mRNA) yang telah lebih dahulu diprogram secara khusus.

Pada vaksin buatan Pfizer dan Moderna, mRNA diprogram untuk melawan SARS-CoV, diprogram untuk memberi instruksi khusus pada sel B dan sel T yang terdapat pada tubuh manusia bagaimana caranya melawan SARS-CoV-2, yakni dengan memerintahkan pembentukan protein khusus, seperti Adenovirus-based, guna melawan spike protein milik virus. Dan karena mRNA-based vaccine tidak memanfaatkan virus yang dilemahkan selayaknya vaksin-vaksin berbasis inactivated virus dan juga tidak menggunakan tenaga Adenovirus, vaksin jenis ini diyakini sebagai vaksin yang paling aman yang pernah diciptakan manusia. Vaksin yang sayangnya terlambat masuk ke Indonesia.



© 2016-2021 Madzae

Proyek pribadi dari Ahmad Zaenudin, jurnalis Tirto.id

Berisi artikel-artikel baru serta versi mentah (tanpa diedit) dari yang dipublikasikan di Tirto.id

Redaksi | Kontak | Pedoman Media Siber | Privasi

Temukan di Google Play


Dibaca normal menit



16 Juli 2021

Dari Variolasi hingga Messenger RNA: Memahami Vaksin-vaksin SARS-CoV-2

Oleh: Ahmad Zaenudin


"Apa itu hidup?"

Erwin Schrodinger, fisikawan kelahiran 1887 di Vienna, Austria, mengulang-ulang pertanyaan itu dalam dirinya. Berstatus sebagai penerima Nobel di bidang Fisika gara-gara "Schrodinger Equation," suatu persamaan matematis yang menjelaskan bahwa "sistem"--entah itu foton atau atom atau molekul--dapat berubah melalui ruang dan waktu sebagaimana gelombang, Schrodinger paham bahwa di tataran kuantum, atom dapat memiliki keadaan baik dan buruk, sukses dan gagal, hidup dan mati secara berbarengan. Hanya pengamatan manusia yang dapat menghancurkan keadaan unik ini, membuat atom hanya berkeadaan baik atau buruk, sukses atau gagal, hidup atau mati.

Meskipun temuan tentang dunia kuantum yang unik itu sangat memesona, pikir anak seorang ahli biologi ini, perilaku atom terlalu naif menjelaskan apa itu hidup (dalam tataran biologis). Maka, berbekal pengetahuan tentang kromosom yang diperolehnya dari Max Delbruck, peraih Nobel di bidang Kedokteran yang bersama-sama dengannya lari dari Nazi Jerman, Schrodinger menyebut bahwa kunci utama hidup adalah "entropi," yakni suatu alat ukur di tataran filisofis guna mengukur ketidakteraturan. Bagi Schrodinger, sebagaimana termuat dalam bukunya berjudul What is Life? The Physycal Aspect of the Living Cell (1967), hidup adalah bentuk perlawanan dari ketidakteraturan, perlawanan terhadap entropi, alias usaha-usaha mempertahankan keteraturan. Dan perlawanan ini dilakukan oleh semua makhluk yang disebut hidup dengan mewariskan semangat perlawanan pada generasi berikutnya. Pewarisan yang didukung oleh "aperiodic crystal," suatu gagasan samar nan sukar dicerna yang menyatakan bahwa, andai semua hal yang disebut mati--entah itu air atau garam--tersusun atas pola pengulangan yang identik dari kristal/molekul (biasa), kristal aperiodik berbeda. Membentuk segala makhluk yang disebut hidup dengan susunan kristal/molekul (aperiodik) yang tidak hanya sekedar berpola, tetapi bervariasi. Bak alfabet, di mana variasi huruf yang dikandungnya dapat membentuk kata.

Tak disangka, pikiran Schrodinger yang terlalu rumit (bahkan dianggap fiksi ilmiah kala itu) tentang hidup tersebut ditanggapi serius oleh Francis Crick, fisikawan Inggris kelahiran 1916. Bekerja sebagai peneliti di Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Inggris usai mengabdi kepada Ratu Elizabeth II dengan bekerja di Admiralty Research Laboratory untuk menciptakan ranjau laut yang dapat menghancurkan kapal-kapal milik Nazi, Crick melakukan penelitian khusus demi membongkar misteri kehidupan demi membuktikan kebenaran pikiran Schrodinger. Akhirnya, dibantu oleh para ilmuwan Cavendish terutama seorang ahli biologi bernama James Watson yang berhasil menambakkan sinar-X kepada molekul demi mengetahui komposisinya, Crick menemukan deoxyribonucleic acid (asam deoksiribonukleat) alias DNA, molekul khusus yang terbuat dari empat amino acid berbeda dalam dua untaian yang saling berpilin. Rahasia utama pembeda hidup dan mati atau kristal aperiodik versi sebenarnya.

Usai Crick menemukan DNA itu, rahasia-rahasia dunia genetik silih berganti terbongkar. Ribonucleic acid (asam ribonukleat), versi sederhana DNA, misalnya. Dan pada akhir dekade 1970-an, sebagaimana dipaparkan Carl Zimmer dalam A Planet of Viruses (edisi ke-3 2021), ilmuwan berhasil mengurai genom--genetic material (materi genetik)--bakteri bernama MS2. Suatu keberhasilan yang menggiring pemahaman menyeluruh bagaimana RNA (dan DNA) bekerja mewariskan sifat-sifat yang dimiliki induk pada keturunannya. Pemahaman yang menggiring keberhasilan ilmuwan memanipulasi messenger RNA (mRNA), molekul di balik vaksin SARS-CoV-2 buatan Pfizer dan Moderna.

Dari Variolasi hingga Messenger RNA

"Manusia sangat pandai menciptakan virus baru melalui ketidaksengajaan, entah itu virus flu yang muncul atas kesembronoan manusia mengelola peternakan babi ataupun virus HIV yang hadir gara-gara ketidakwaspadaan kita terhadap simpanse," tulis Carl Zimmer, jurnalis The New York Times, dalam bukunya berjudul A Planet of Viruses (edisi pertama 2011). Dan berbalik dari kepandaian yang tak layak dirayakan ini, "sayangnya, manusia bukanlah makhluk yang pintar membasmi virus."

Dalam catatan sejarah peradaban manusia, hanya cacar (atau smallpox, yang disebabkan oleh virus Variola, dan bukan cacar air atau chickenpox yang disebabkan virus Varicella-zoster) yang berhasil dibasmi secara keseluruhan. Tentu, keberhasilan manusia membasmi cacar tak berlangsung dalam tempo singkat, tetapi dalam waktu ribuan tahun. Ini terjadi karena, pertama, cacar telah hadir sejak 3.500 tahun silam yang dibuktikan dengan penemuan tiga mumi Mesir di zaman Firaun yang memiliki bekas pustula (gelembung kulit yang berisi nanah) cacar di kulitnya, dan menyebar ke seantero dunia sejak 430 SM. Kedua, dalam usaha-usaha membasmi cacar, proses "trial and error" jadi satu-satunya pilihan yang tersedia. Dan usaha pertama manusia yang cukup memberikan hasil manis dalam membasmi cacar terjadi karena ketidaksengajaan. Kala itu, di sekitaran 900 Masehi, para dokter di Cina tanpa sengaja mengetahui bahwa tatkala seseorang terkena cacar, tetapi sebelumnya pernah bersentuhan dengan pustula penderita cacar, ia hanya mengalami gejala biasa, tidak mematikan. Maka, atas temuan ini, dokter-dokter di negeri yang kini terkenal dengan label "Made in China" lantas memproduksi variolasi (variolation), semacam bubuk atau lotion yang terbuat dari bekas pustula guna menciptakan imunitas terhadap cacar.

Dari temuan Cina ini, didukung desas-desus tentang tidak ditemukannya penderita cacar di kalangan pemerah sapi, pada 1700 seorang dokter asal Inggris bernama Edward Jenner berhasil menciptakan obat anti-cacar yang dibuat memanfaatkan pustula cacar sapi (cowpox). Obat ini, mencukil nama latin untuk cowpox (Variola vaccinae), ia namai vaksin.

Tentu, keberhasilan menemukan vaksin guna memerangi cacar sangat menggembirakan. Masalahnya, sebagaimana dipaparkan Stanley A. Plotkin dalam studinya berjudul "Vaccines: Past, Present, and Future" (Nature Medicine April 2005), teknik mengobati penyakit dengan memanfaatkan penyakit yang lebih bersahabat dengan manusia (cowpox digunakan untuk melawan smallpox atau populer disebut sebagai teknik live-vaccine/vaccinia virus) ini cukup berbahaya. Andai virus di balik cowpox (Variola vaccinae) melakukan aksi mutasi genetik (yang sangat mungkin terjadi karena virus ini terbentuk dari RNA), misalnya, nyawa penerima vaksin dipertaruhkan. Terlebih, cacar bukan satu-satunya penyakit berbasis virus yang menghantui manusia, dan umumnya hampir tidak ada penyakit-penyakit non-cacar yang memiliki padanan ringannya, selayaknya cowpox dengan smallpox, guna dimanfaatkan manusia. Dan terbukti, dalam catatan sejarah, sekitar 3 persen penerima vaksin ala Jenner harus meregang nyawa gara-gara kontraksi tubuh manusia terhadap cowpox.

Untunglah, perkembangan pengetahuan memungkinkan manusia menciptakan vaksin yang jauh lebih aman. Usaha pertama untuk menciptakan vaksin yang lebih aman itu dilakukan oleh Louis Pasteur, yang pada 1881 melakukan penelitian terhadap chicken cholera (kolera ayam, penyakit yang disebabkan oleh virus Pasteurella multocida).

Pasteur, melalui penelitiannya, berpendapat bahwa virus-virus penyebab penyakit dapat dilemahkan kemampuan negatifnya. Ini terjadi karena, tatkala culture (teknik mengembangbiakkan mikroorganisme dalam media terkontrol) P. multocida yang dikembangbiakkannya diberikan gangguan dengan menembakkan panas dan diberikan oksigen serta bahan-bahan kimia, ayam-ayam sehat yang disuntikkan culture P. multocida tersebut tidak menghasilkan efek/penyakit apapun. Dari temuannya ini, Pasteur akhirnya berhasil menemukan vaksin antrak, yang disusul dengan temuan vaksin untuk mengatasi rabies pada 1885.

Tak lama usai Pasteur membangun pondasi bagi manusia bahwa virus dapat dilemahkan, ilmuwan-ilmuwan asal Amerika Serikat, terutama Daniel Salmon dan Theobald Smith, melangkah lebih jauh. Kala itu, berbekal teknologi yang kian berkembang, ilmuwan mengetahui bahwa dalam diri manusia, B cells (sel B), sel darah putih yang terdapat pada sistem kekebalan tubuh (limfosit) untuk mengenali dan menyerang patogen di permukaan bakteri atau virus, tidak akan aktif/merespon seandainya T cells (sel T), sel serupa tetapi berperan dalam mengenali patogen di luar bagian tubuh yang terserang, tidak terstimulasi. Maka, karena manusia dan virus dalam tataran terdasarnya sama-sama sebagai makhluk yang disusun oleh DNA (atau RNA), pengetahuan ini diterapkan pada virus. Ilmuwan merekayasa virus dengan melucuti kemampuan jahatnya guna menciptakan toxoid alias inactivated virus vaccine. Vaksin yang terbuat dari versi "telanjang" atau versi "mati" virus yang disuntikkan pada manusia guna menghasilkan kekebalan.

Melalui inactivated vaccine ini, vaksin untuk melawan tiroid, kolera, pes, influenza, hepatitis A, hingga tetanus berhasil ditemukan. Termasuk vaksin untuk melawan SARS-CoV-2.

CoronaVac, vaksin Covid-19 buatan perusahaan Cina bernama Sinovac Biotech, memanfaatkan inactivated SARS-CoV-2 untuk menghasilkan imunitas pada orang-orang yang disuntikkannya. Sebagaimana termuat dalam studi berjudul "Progress and Concept for Covid-19 Vaccine Development" (Biotechol 2020) yang ditulis Suh-Chin Wu, bagian yang dihilangkan dalam diri SARS-CoV-2 itu adalah protein S, molekul dalam diri SARS-CoV-2 yang berperan untuk menembus inang dan memulai infeksi (pada manusia atau hewan). Tanpa protein S, SARS-CoV-2 tak dapat melukai inangnya. Dan CoronaVac tak sendirian, vaksin Sinopharm (BBIBP-CorV) dan Bharat (Covaxin) pun menggunakan teknik inactivated virus dalam upaya melawan wabah Covid-19. Suatu teknik yang dipilih karena, sebagaimana ditulis Palatnik deSousa dalam "What Would jenner and pasteur Have Done About Covid-19 Coronavirus? The Urges of a Vaccinologist" (Frontier in Immunology Agustus 2020), inactivated vaccine terbukti tidak menghasilkan efek samping berupa penyakit baru apapun, sesuatu yang tidak dimiliki vaksin ala Jenner alias vaksin berbasis live-vaccine. Dan karena inactivated terbentuk dari virus utuh (yang telah dilucuti unsur jahatnya), tubuh manusia dapat menggunakannya sebagai bahan ajar untuk mengatahui seluk-beluk makhluk ini dengan sangat baik guna menciptakan imunitas.

Tentu, di tengah-tengah kehadiran virus-virus baru di era modern ini, inactivated vaccine tak sendirian jadi andalan manusia memberikan perlawanan pada virus. Didukung teknologi mutakhir di bidang genetik usai dipelopori Francis Crick, Adenovirus-based vaccine (vaksin berbasis adenovirus) dan messenger RNA-based vaccine (virus berbasis mRNA) mencuat ke permukaan, menjadi basis AstraZeneca dan Johnson & Johnson (adenovirus-based) serta Pfizer dan Moderna (mRNA-based) menciptakan vaksin untuk melawan SARS-CoV-2.

Bagi Adenovirus-based vaccine, sebagaimana terpatri pada namanya, vaksin ini dibuat dengan merekayasa Adenovirus yang, sebagaimana dituturkan Harold S. Ginsberg dalam bukunya berjudul The Adenoviruses (1984), merupakan virus yang tak memiliki selubung virus (nonenveloped virus, yang jika memiliki, selubung berfungsi untuk melindungi materi genetik dalam siklus hidup virus saat melakukan perjalanan di antara sel inang). Secara umum, Adenovirus memiliki 49 jenis berbeda yang dapat menjangkiti manusia hingga menyebabkan berbagai penyakit, seperti flu ringan, mata merah, hingga pneumonia, di mana tatkala manusia berusia belia atau berada di lingkungan tertentu seperti medan perang, manusia mudah terpapar virus ini, dan jenis adenovirus yang jamak menjangkiti manusia adalah Adenovirus tipe 2 (Ad2) dan Adenovirus tipe 5 (Ad5). Mudahnya adenovirus menjangkiti manusia terjadi karena virus ini memiliki struktur antigen yang mirip dengan antibodi makhluk hidup yang dihinggapinya, yang terbentuk atas reaksi bebas hexons (protein yang menjadi mantel utama adenovirus) terhadap inang yang dihinggapinya. Beruntung, meskipun mudah menular pada manusia, dalam keadaan sehat wal afiat, tubuh manusia dapat menanggulangi virus ini.

Yang menarik, Adenovirus merupakan virus yang memiliki "kemampuan sosial." Adenovirus, bersama virus-virus lain, mampu membentuk Adeno-associated viruses (AAVs) yang saling gotong-royong membantu hidup masing-masing virus pada suatu inang yang dihinggapi. Misalnya, Papovivirus yang akan lebih mampu bertahan hidup di dalam monyet andai bekerjasama dengan Adenovirus. Dan karena hal ini--termasuk juga kenyataan bahwa struktur adenovirus yang mirip dengan antibodi inangnya (studi menyatakan bahwa 40 persen warga AS dan 90 persen warga Afrika memiliki antibodi adenovirus), para peneliti menganggap bahwa adenovirus merupakan virus yang dapat dimanfaatkan manusia sebagai vektor guna melakukan terapi gen, juga penciptaan vaksin.

Hsin-An Chen, dalam studinya berjudul "Adenovirus-Based Vaccines: Comparison of Vector from Three Species of Adenoviridae" (Journal of Virology 2010), menyebut bahwa, selain alasan-alasan di atas, dimanfaatkannya Adenovirus sebagai vektor untuk melakukan terapi gen dan vaksin bagi manusia terjadi karena virus ini memiliki kemampuan "nyeleneh," yakni memiliki kemampuan transgene (kemampuan yang dapat memasukkan gen ke dalam genom organisme lain) dan replication-defective (alias cacat replikasi, tetapi karena kecacatannya ini adenovirus akan selalu dan terus-terusan melakukan replikasi diri), yang mudah dibuat dalam jumlah besar di laboratorium dan akhirnya mudah pula direkayasa.

Tatkala hendak dijadikan vektor, ilmuwan akan menempelkan potongan kunci kode genetik virus, bakteri, atau parasit yang hendak dilawan pada adenovirus. Dari titik ini, adenovirus disuntikkan pada manusia untuk langsung menyasar sel, dan sel-sel yang ada di tubuh manusia menerjemehkan kode genetik menjadi protein, men-cap sebagai "benda asing," dan menggunakan "benda asing" tersebut untuk melatih sistem kekebalan tubuh. Hingga studi yang dilakukan Chen terbit, Adenovirus telah dimanfaatkan manusia untuk mengembangkan vaksin bagi human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1), Plasmodium falciparum (malaria), dan Mycobacterium tuberculosis (tuberkulosis). Lalu, beberapa tahun kemudian, Adenovirus tipe 26 (Ad26) dimanfaatkan ilmuwan sebagai bahan baku penciptaan vaksin Ebola dan Zika.

Ad26 tersebut, selepas bumi kedatangan makhluk yang membuat manusia harus bekerja dan belajar di rumah bernama SARS-CoV-2, dijadikan bahan baku pembuatan vaksin Covid-19 oleh Johnson & Johnson (Ad26.COV2.S). Dan vaksin buatan AstraZeneca memanfaatkan varian Adenovirus yang umum menjangkiti simpanse bernama ChAdOx1 untuk membuat ChAdOx1 nCoV-19. Adenovirus ChAdOx1 ini, sebelum AstraZeneca menjadikannya bahan baku vaksin Covid-19, telah dimanfaatkan ilmuwan untuk menciptakan vaksin MERS (ChAdOx1 MERS).

Baik Ad26.COV2.S dan ChAdOx1 nCoV-19 mengandung spike protein, modul atau bagian khusus yang berfungsi melukai manusia, yang terdapat pada SARS-CoV-2 . Namun, spike protein yang disuntikkan pada adenovirus tersebut telah dilumpuhkan terlebih dahulu. Dan tatkala masuk ke tubuh manusia, spike protein ini berguna untuk melatih sel imun manusia tentang bagaimana menghadapi SARS-CoV-2--jika suatu saat manusia tertular.

Sementara itu, pada vaksin buatan Pfizer dan Moderna, yang disebut pula Comirnaty dan mRNA-1273, dibentuk melalui teknik paling tinggi yang saat ini dimiliki manusia. Teknik tinggi itu, sebagaimana dipaparkan Luca Roncati dalam Nucleoside-modified messenger RNA Covid-19 Vaccine Platform" (Journal of Medical Virology 2021), yakni dengan membuat molekul RNA sintesis. RNA, atau ribonucleic acid (asam ribonukleat), secara sederhana merupakan DNA (deoxyribonucleic acid/asam deoksiribonukleat) versi mungil. Turunan molekul amino acid (asam nukleat) yang berfungsi sebagai medium menyimpan kode genetik guna kebutuhan makhluk hidup mewariskan sifat kepada keturunannya. Secara biologis, RNA tersusun oleh empat protein, yakni spike, envelope, membrane, dan nucloecapsid yang bahu-membahu menyusun kode genetik selayaknya kode binari pada komputer. Andai "01100001" pada binari menghasilkan "a" (kecil) di layar komputer, misalnya, maka kode "CUU" yang termuat dalam RNA memerintah organisme untuk menambah leusina (salah satu asam amino yang berperan dalam pembentukan otot) pada keturunannya. Beruntunglah, usai ilmuwan berhasil mengurai genom bakteri bernama MS2 pada 1970-an yang terbentuk dari RNA, manusia hari ini dapat menciptakan RNA secara sintesis. Dan RNA yang sengaja diciptakan itu adalah messenger RNA (mRNA) yang telah lebih dahulu diprogram secara khusus.

Pada vaksin buatan Pfizer dan Moderna, mRNA diprogram untuk melawan SARS-CoV, diprogram untuk memberi instruksi khusus pada sel B dan sel T yang terdapat pada tubuh manusia bagaimana caranya melawan SARS-CoV-2, yakni dengan memerintahkan pembentukan protein khusus, seperti Adenovirus-based, guna melawan spike protein milik virus. Dan karena mRNA-based vaccine tidak memanfaatkan virus yang dilemahkan selayaknya vaksin-vaksin berbasis inactivated virus dan juga tidak menggunakan tenaga Adenovirus, vaksin jenis ini diyakini sebagai vaksin yang paling aman yang pernah diciptakan manusia. Vaksin yang sayangnya terlambat masuk ke Indonesia.


 

 

© 2016-2021 Madzae

Personal project of Ahmad Zaenudin, Tirto.id's journalist

 

Redaksi | Kontak | Pedoman Media Siber | Privasi

Temukan di Google Play